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Get清风3热力学第二定律

3热力学第二定律

热力学第二定律练习题

一、是非题,以下各题的表达是否正确,对的画√错的画×

1、热力学第二定律的克劳修斯说法是:

热从低温物体传给高温物体是不可能的()

2、组成可变的均相系统的热力学根本方程dG=-SdT+Vdp+

dnB,既适用于封闭系统也适用于敞开系统。

〔〕

3、处在对应状态的两种不同气体,各自对于理想气体行为的偏离程度相同。

()。

4、热力学第三定律的普朗克说法是:

纯物质完美晶体在0K时的熵值为零。

()

5、隔离系统的熵是守恒的。

〔〕

6、一定量理想气体的熵只是温度的函数。

〔〕

7、绝热过程都是定熵过程。

〔〕

8、一个系统从始态到终态,只有进行可逆过程才有熵变。

〔〕

9、定温定压且无非体积功条件下,一切吸热且熵减少的反响,均不能自发发生。

()

10、系统经历一个不可逆循环过程,其熵变>0。

〔〕

11、系统由状态1经定温、定压过程变化到状态2,非体积功W’<0,且有W’>∆G和∆G<0,那么此状态变化一定能发生。

〔〕

12、绝热不可逆膨胀过程中∆S>0,那么其相反的过程即绝热不可逆压缩过程中∆S<0。

〔〕

13、克-克方程适用于纯物质的任何两相平衡。

〔〕

14、对于一定的始终态,可逆过程的熵变小于不可逆过程的熵变。

〔〕

15、如果一个化学反响的∆rH

不随温度变化,那么其∆rS

也不随温度变化,〔〕

16、一定温度下的乙醇水溶液,可应用克—克方程式计算其饱和蒸气压。

〔〕

17、只要始、终状态一定,不管由始态到终态进行的过程是否可逆,熵变就一定。

〔〕

18、在多相系统中于一定的T,p下物质有从化学势较高的相自发向化学势较低的相转移的趋势。

〔〕

19、在-10℃,101.325kPa下过冷的H2O(l)凝结为冰是一个不可逆过程,故此过程的熵变大于零。

〔〕

20、气体经不可逆绝热膨胀后,因为Q=0,故其熵变等于零。

〔〕

21、理想气体的熵变公式

只适用于可逆过程。

〔〕

22、系统经绝热不可逆循环过程中∆S=0,。

〔〕

23、克拉贝龙方程适用于纯物质的任何两相平衡。

〔〕

二、选择题

1、对于只做膨胀功的封闭系统的(∂A/∂T)V值是:

〔 〕

〔1〕大于零〔2〕小于零 〔3〕等于零〔4〕不确定

2、从热力学四个根本过程可导出

=〔〕

3、对封闭的单组分均相系统,且W’=0时,

的值应是〔〕

〔1〕<0〔2〕>0〔3〕=0〔4〕无法判断

4、1mol理想气体〔1〕经定温自由膨胀使体积增加1倍;〔2〕经定温可逆膨胀使体积增加1倍;〔3〕经绝热自由膨胀使体积增加1倍;〔4〕经绝热可逆膨胀使体积增加1倍。

在以下结论中何者正确?

〔〕

〔1〕∆S1=∆S2=∆S3=∆S4〔2〕∆S1=∆S2,∆S3=∆S4=0

〔3〕∆S1=∆S4,∆S2=∆S3〔4〕∆S1=∆S2=∆S3,∆S4=0

5、1mol理想气体经一等温可逆压缩过程,那么:

〔〕。

(1)∆G>∆A;

(2)∆G<∆A;(3)∆G=∆A;(4)∆G与∆A无法比较。

6、理想气体从状态I等温自由膨胀到状态II,可用哪个状态函数的变量来判断过程的自发性。

〔〕〔1〕∆G〔2〕∆U〔3〕∆S〔4〕∆H

7、10mol某理想气体,由始态300K,500kPa进行恒温过程的吉布斯函数变∆G=-47.318kJ。

那么其终态系统的压力为〔〕。

〔选填〔1〕125kPa;〔2〕75.0kPa;〔3〕7.500kPa;〔4〕25kPa〕

8、物质的量为n的理想气体等温压缩,当压力由p1变到p2时,其∆G是:

〔〕。

(1)

(2)

;(3)

;(4)

9、对于只作膨胀功的封闭系统

的值为:

〔〕

〔1〕大于零;〔2〕小于零;〔3〕等于零;〔4〕不能确定。

10、1mol理想气体从相同的始态〔p1,V1,T1〕分别经绝热可逆膨胀到达终态〔p2,V2,T2〕,经绝热不可逆膨胀到达

,那么T

T2,V

V2,S

S2。

〔选填 >,=,<〕

11、假设系统经历一个循环过程,那么以下各组哪一组所包含的量其改变量均为零:

〔〕

(1)U、Q、W、H;

(2)Q、H、C、CV;

(3)U、H、S、G;(4)△U、△H、Qp、QV。

12、在100℃,101.325kPa下有1mol的H2O(l),使其与100℃的大热源接触并使其向真空中蒸发,变为100℃,101.325kPa的H2O(g),对于这一过程可以用哪个量来判断过程的方向?

〔〕

〔1〕∆S(系统)〔2〕∆S(系统)+∆S(环境)〔3〕∆G〔4〕∆S(环境))

13、液态水在100℃及101.325kPa下汽化成水蒸气,那么该过程的〔〕。

〔1〕∆H=0;〔2〕∆S=0;〔3〕∆A=0;〔4〕∆G=0

14、17、将克拉贝龙方程用于H2O的液

固两相平衡,因为Vm(H2O,s)>Vm(H2O,l),所以随着压力的增大,那么H2O(l)的凝固点将:

〔〕

〔1〕上升;〔2〕下降;〔3〕不变;〔4〕不能确定。

15、理想气体定温自由膨胀过程为〔〕

(A)△S>0(B)U<0(C)Q>0(D)W<0

16、同一温度压力下,一定量某物质的熵值〔〕。

〔1〕S(气)>S(液)>S(固);〔2〕S(气)

〔3〕S(气)=S(液)=S(固);〔4〕S(气)>S(液)=S(固)。

三、填空题

1、等式

适用于。

2、热力学第三定律的普朗克说法的数学表达式为。

3、1mol理想气体由同一始态开始分别经可逆绝热膨胀〔Ⅰ〕与不可逆绝热膨胀〔Ⅱ〕至相同终态温度,〔选择填>,<,=〕那么∆UⅠ∆UⅡ,∆SⅠ∆SⅡ。

4、1mol理想气体从p1=0.5MPa节流膨胀到p2=0.1MPa时的熵变为∆S=。

5、使一过程的∆S=0,应满足的条件是。

6、有个学生对理想气体的某个公式记得不太清楚了,他只模糊记得的是

你认为,这个公式的正确表达式中,x应为。

7、某体系进行一不可逆循环时,那么∆S体0。

8、热力学根本方程之一为dH=。

9、在732K时,反响NH4Cl(s)==NH3(g)+HCl(g)的∆rG

=-20.8kJ·mol-1,∆rH

=154kJ·mol-1,那么该反响的∆rS

=。

10、理想气体在绝热条件下向真空膨胀,∆U0,∆H0,∆S0。

〔选填>,=,<〕

11、绝热不可逆膨胀过程系统的∆S0,绝热不可逆压缩过程系统的∆S0。

〔选填>,<或=〕

12、1mol理想气体从相同的始态〔p1,V1,T1〕分别经绝热可逆膨胀到达终态〔p2,V2,T2〕,经绝热不可逆膨胀到达

,那么T

T2,,S

S2。

〔选填 >,=,<〕

13、熵增原理表述为。

14、在热源温度为534K及305K间工作的可逆热机,每一循环能作功135J,求热机在每一循环过程中从高温热源吸取热量为。

15、某可逆热机在120℃与30℃间工作,假设要此热机供给1kJ的功,那么需要从高温热源吸取的热量为。

16、在封闭系统中,无论发生何种不可逆绝热过程:

〔1〕决不会出现系统的熵变∆S(系统)

的现象;〔2〕环境的熵变∆S(环)必然是。

选填>0,≥0,<0,≤0或=0〕

17、由克拉贝龙方程导出最常用的、最简单的克拉贝龙-克劳修斯方程的积分式时所作的三个近似处理分别是〔1〕;〔2〕;〔3〕。

18、某化学反响在25℃的标准摩尔熵变为∆rS

(298K),又知该反响的∑νBCp,m,B,那么温度T时该反响的标准摩尔熵变∆rS

(T)=⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽。

19、热力学根本方程dH=TdS+Vdp+∑μBdnB的适用条件为组成⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽变的⎽⎽⎽⎽⎽⎽系统和⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽。

20、克劳修斯不等式的形式是;等号对应于过程,不等号对应于过程。

四、计算题

1、0℃冰的饱和蒸气压为0.611kPa,其升华焓为2820J·g-1,水汽的Cp,m=30.12J·K-1·mol-1。

假设将0℃时的1g冰转变为150℃,10.13kPa的水汽,系统的熵变为多少?

设水汽为理想气体。

H2O的摩尔质量M=18.02g·mol-1。

2、25℃时C2H5OH(g)的标准摩尔生成焓为-234.81kJ·mol-1。

C,H2,O2,C2H5OH(g)的标准摩尔熵分别为5.694J·K-1·mol-1,130.59J·K-1·mol-1,205.03J·K-1·mol-1,282.59J·K-1·mol-1,试计算25℃时C2H5OH(g)的标准摩尔生成吉布斯函数。

3、液态汞的饱和蒸气压与温度T的关系式为

试计算25℃时Hg(l)的饱和蒸气压p(Hg,l)及Hg(l)的摩尔蒸发焓∆vapHm=?

4、试计算1kg0℃的水在101.325kPa下变为200℃的蒸气的∆S。

水的汽化焓为2259J·g-1,质量热容为4.184J·K-1·g-1,蒸气的质量热容为1.96J·K-1·g-1。

5、固态氨的饱和蒸气压为

,液态氨的饱和蒸气压为

试求〔1〕三相点的温度、压力;〔2〕三相点的蒸发焓、升华焓和熔化焓。

6、1mol,10dm3,100K的H2〔设为理想气体〕放在600K热源中对抗恒定外压49.88kPa作不可逆膨胀至平衡态,以H2为系统,热源为环境,求环境的熵变。

7、CO2在194.67K时的摩尔升华焓为25.30kJ·mol-1,固体CO2在194.67K时的标准摩尔熵为68.8

,求气体CO2在194.67K的标准摩尔熵。

8、在298K等温下,一瓶0.2mol,20kPa的氧气和另一瓶0.8mol,80kPa的氮气相混合,混合后气体充满两个瓶内,设氧与氮气都是理想气体求:

〔1〕混合均匀后,瓶内气体的压力;

〔2〕混合过程中的Q,W,∆U,∆H,∆S,∆A,∆G。

9、今有2mol的水(H2O,l)在100℃及其饱和蒸气压101.325kPa下全部蒸发成水蒸气(H2O,g)。

在此条件下H2O(l)的摩尔蒸发焓∆vapHm=40.668kJ·mol-1,求过程的Q,W,∆U,∆H,∆S,∆A及∆G。

〔液态水的体积相对气态的体积可以忽略〕

10、4mol某理想气体,其CV,m=2.5R,由始态531.43K,600kPa,先等容加热到708.57K,在绝热可逆膨胀至500kPa的终态。

求终态的温度。

整个过程的∆U及∆S各为假设干?

11、1kg空气从0℃,500cm3的状态变到100℃,1000cm3的状态,其熵变为多少?

可把空气作为理想气体,其CV,m为20.79J·K-1·mol-1。

空气中N2与O2的摩尔比为0.79/0.21,N2与O2的摩尔质量分别为28.0g·mol-1与32.0g·mol-1。

12、在17℃,778kPa下的1g液态氨,在真空容器内恒温蒸发,直到最终体积为165cm3,压力为778kPa。

试计算系统在该过程中的Q,∆U,∆H,∆S及∆G。

在17℃,778kPa下液氨的质量体积为2cm3·g-1,氨气的质量体积为165cm3·g-1。

在17℃时液氨的饱和蒸气压为778kPa,氨的蒸发焓为1275J·g-1。

13、设有2mol单原子理想气体,其Cp,m=2.5R。

由298.15K及3MPa的始态压力突然降到100kPa绝热膨胀,作膨胀功2095J,试计算系统的熵变∆S。

14、1mol理想气体从同一始态25℃,506.5kPa分别经历以下过程到达相同的终态25℃,101.3kPa。

此二途径为〔1〕绝热可逆膨胀后等压加热到终态;〔2〕等压加热,然后经等容降温到达终态。

分别求出此二过程的Q,W,∆U,∆H,∆S和∆G。

15、H2O(l)在298K时的饱和蒸气压为3168Pa,蒸发焓为44.01kJ·mol-1,现有2molH2O(l)在298K、0.1MPa下变为同温同压的水蒸气。

计算此过程的∆U,∆H,∆S,∆G。

设蒸气可视为理想气体。

16、在-59℃时,过冷液态二氧化碳的饱和蒸气压为0.460MPa,同温度时固态CO2的饱和蒸气压为0.434MPa,问在上述温度时,将1mol过冷液态CO2转化为固态CO2时,∆G为多少?

设气体服从理想气体行为。

17、1mol268K的过冷液态苯,凝结成为268K的固态苯。

用熵增原理通过计算证明此过程能否发生。

苯的熔点为278K,摩尔熔化焓∆fusHm=9923J·mol-1,定压摩尔热容Cp,m(C6H6,l)=126.9J·K-1·mol-1,Cp,m(C6H6,s)=122.7J·K-1·mol-1。

18、1mol理想气体在300K下,等温可逆膨胀体积增加一倍,计算该过程的W,Q,∆U,∆H,∆G,∆A及∆S。

19、1mol水在100℃、101.325kPa恒温恒压蒸发为同温同压下的水蒸气,然后将此水蒸气恒温可逆膨胀变为100℃、50kPa的水蒸气,求此过程的Q,W,∆U,∆H,ΔS,ΔA和ΔG。

水在100℃、101325Pa下的∆vapHm为40.67kJ.mol-1

20、反响Fe3O4(s)+4H2(g)==3Fe(α)+4H2O(g)在800K下进行。

求反响的∆rH

(800K),∆rU

(800K),∆rG

(800K)各为多少?

298K有关数据如下表:

物质

∆fH

/kJmol-1S

/JK-1-mol-1Cp,m/JK-1mol-1

Fe3O4(s)

H2(g)

Fe(α)

H2O(g)

-1116.71151.46193.00

 

21、在0℃附近,纯水和纯冰成平衡,0℃时,冰与水的摩尔体积分别为0.01964⨯10-3m3·mol-1和0.01800⨯10-3m3·mol-1,冰的摩尔熔化焓为∆fusHm=6.029kJ·mol-1,试确定0℃时冰的熔点随压力的变化率dT/dp=?

22、乙醚在0℃时的饱和蒸气压为24.6kPa,在0~33℃时的蒸发焓为385J·g-1,试计算乙醚在33℃时的蒸气压。

C2H5OC2H5的摩尔质量M=74.5g·mol-1。

23、在25℃时1molO2从1000kPa自由膨胀到100kPa,求此过程的∆U,∆H,∆S,∆A,∆G〔设O2为理想气体〕。

24、在温度恒定为300K的条件下,将1mol体积为20⨯10-3m3的理想气体A与1mol体积为30⨯10-3m3的理想气体B,混合成体积为75⨯10-3m3的理想气体混合物。

求此过程的∆S,∆A及∆G各为假设干?

25、在27℃时,1mol理想气体由106Pa定温膨胀至105Pa,试计算此过程的△U、△H、△S和△G。

26、试求2mol,100℃,,40KPa水蒸气变成100℃及100KPa的水时,此过程的△H和△S,△G。

设水蒸气可视为理想气体,液体水的体积可忽略不计。

水的摩尔气化热为40670Jmol-1

27、

(1)在300K时,5mol的某理想气体由10dm3定温可逆膨胀到100dm3.计算此过程系统的熵变;

(2)上述气体在300K时由10dm3向真空膨胀变为100dm3.试计算此时体系的△S,并与热温商作比较.

28、各物质在298.15K时的热力学函数数据如下:

物质

C2H5OH(g)

C2H4(g)

H2O(g)

-235.30

-241.80

282.0

219.45

188.74

 

对以下反响:

C2H5OH(g)=C2H4(g)+H2O(g)

求此反响在398K时,标准压力下ξ=1mol时的

29、苯在正常沸点353K下的

苯〔l〕和苯(g)的

分别为135.1和81.76

现将2mol的苯(g)在300K,101.325KPa下全部等温等压冷凝为苯〔l〕,求此过程的

30、15℃,100kpa压缩到700kpa,然后保持容积不变降温至15℃,求此过程的

31、10mol液体水在100℃和标准压力下蒸发,试计算此过程的△H,△S△G和W。

水在100℃-1假设水的体积比之蒸气的体积可略去不计,蒸气作为理想气体.

32、水在100℃-1,求1mol的水在100℃及标准压力下蒸发为100℃及标准压力下的水蒸气之△S和△G。

五、证明题

1、

2、试证明物质的量恒定的单相纯物质,只有p,V,T变化过程的

3、试证明封闭系统单相纯物质只有p,V,T变化过程的

理想气体的

4、假设一液体的摩尔蒸发焓与温度的关系式为∆vapHm=∆H0+aT从克拉贝龙-克劳修斯方程微分式推导出该方程的定积分式。

5、在等压条件下,将物质的量为n的理想气体加热,使其温度升高1K,试证明其所作的功为-nRK。

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